CZ20177U1

CZ20177U1 - Prefabricated element for screening X-ray radiation

Info

Publication number: CZ20177U1
Application number: CZ200921696U
Authority: CZ
Inventors: Peringer@František; Wagner@Pavel; Rovnaníková@Pavla; Cerný@Robert; Tydlitát@Vratislav; Tesárek@Pavel
Original assignee: Gypstrend, S.R.O.
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2009-10-26

Description

Technické řešení se týká ochrany obsluhy pracoviště a sousedních místností před ionizujícím zářením generovaným přístroji používanými zejména v lékařství. Speciálně je řešení určeno pro ochranu pracovišť s rentgenovými přístroji, které pracují s energiemi fotonů do 100 až 150 ke V na skiagrafických, skiaskopických a CT pracovištích.The technical solution relates to the protection of the operators of the workplace and neighboring rooms against ionizing radiation generated by devices used mainly in medicine. Especially the solution is designed for protection of X-ray workplaces, which work with photon energies up to 100 to 150 ke V in the X-ray, X-ray and CT workplaces.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době se používají v omezených případech k ochraně před ionizujícím zářením na rentgenových zobrazovacích pracovištích, která pracují s přístroji o energii elektronů 50 až io 200 keV, olověné plechy o tloušťce 1 až 3 mm. Výhodou použití olova je malý objem, respektive tloušťka ochranné vrstvy. Nevýhodou olověných plechů je, že olovo je elektricky vodivé a vyžaduje v některých případech elektroizolační opatření. Olověné plechy je nutno samostatně na zdivo upevnit, nejčastěji zavěsit, s ohledem na jejich hmotnost. Toto řešení vyžaduje vyšší náklady než dále popsaná opatření.At present, lead plates with a thickness of 1 to 3 mm are used in limited cases to protect against ionizing radiation in X-ray imaging workplaces that operate with electron energy of 50 to 200 keV. The advantage of using lead is the small volume and / or thickness of the protective layer. The disadvantage of lead sheets is that the lead is electrically conductive and in some cases requires electrical insulation measures. Lead sheets must be attached separately to the masonry, most often suspended, considering their weight. This solution requires higher costs than the measures described below.

Jako náhrada nákladných kovových stínících materiálů se používají v oblasti jaderné techniky ke stínění proti ionizujícímu záření těžké betony. Jsou to betony objemové hmotnosti až 3 500 kg.m³, které jako část plniva používají oxidy železa, zejména magnetit nebo těžený baryt, v podstatné části složením síran bamatý. Toto řešení je vhodné pro masivní samonosné stínící konstrukce, kde ke stínění nestačí běžný beton. Nevýhodou stínění těžkými betony je velmi obtížná možnost jejich dodatečného využití ke stínění pracoviště ve zdravotnictví při instalaci nového rentgenu 50 až 200 kV.In the field of nuclear technology, heavy concrete is used to replace expensive metal shielding materials. These are concretes with a density of up to 3,500 kg.m ³ , which use iron oxides, in particular magnetite or mined barite, as a part of the filler, and essentially a barium sulphate composition. This solution is suitable for massive self-supporting shielding constructions where conventional concrete is not sufficient for shielding. The disadvantage of shielding with heavy concrete is the very difficult possibility of their additional use to shield the workplace in health care when installing a new X-ray 50 to 200 kV.

Pro ochranu proti méně intenzivnímu rentgenovému záření na lékařských pracovištích jsou běžně nanášeny ke stínění záření dodatečně nebo již při stavbě barytové omítky v několikanásobných vrstvách o tloušťce 6 až 7 mm, celkem do cca 25 mm. Hlavní složkou minerálu barytu je síran bamatý - BaSO₄. Minerál se těží, čistí a mele. Baryt se používá v čistotě až 90 % jako složka ochranných omítek. Jako pojivo takovýchto omítek se užívá cement. Typická omítka pro stínění obsahuje 5 hmotnostních dílů speciální omítky s obsahem 80 až 87 % BaSO₄ a 1 hmotnostní díl cementu. Omítka má šedou barvu.For protection against less intense X-rays in medical workplaces, they are commonly applied to the radiation shielding additionally or already during the construction of barite plaster in multiple layers with a thickness of 6 to 7 mm, total up to about 25 mm. The main component of the barite mineral is barium sulfate - BaSO ₄ . The mineral is mined, cleaned and ground. Barite is used in a purity of up to 90% as a component of protective plasters. Cement is used as a binder for such plasters. A typical shielding plaster contains 5 parts by weight of a special plaster containing 80 to 87% BaSO ₄ and 1 part by weight of cement. The plaster has a gray color.

Jiná, v Anglii užívaná omítka, je hemihydrát síranu vápenatého se zpožďovačem tuhnutí, obsa30 hující barytovou složku. Připravuje se k omítání pouze přidáním vody. Tloušťka celkové povrchové úpravy je po dokončení 15 až 25 mm, Při záření ze zdroje o napětí 150 kV chrání 25 mm omítka před ionizujícím zářením jako vrstva olova tlustá 1,24 mm.Another plaster used in England is calcium sulfate hemihydrate with a setting retardant containing a barite component. It is prepared for plastering only by adding water. The thickness of the overall surface treatment is 15 to 25 mm after completion. With radiation from a source of 150 kV, 25 mm of plaster protects against ionizing radiation as a 1.24 mm thick layer of lead.

Vrstvy omítky o větší tloušťce než cca 25 mm se standardní technologií v současné době neprovádějí. Ochrannou vrstvu lze uplatnit na obou stranách zdivá.Plaster layers with a thickness of more than approx. 25 mm are currently not made with standard technology. The protective layer can be applied on both sides of masonry.

Nevýhodou stínění barytovými omítkami nanášenými klasickým způsobem je nemožnost vytvoření ochranné vrstvy o tloušťce vyšší než 25 až 30 mm, a to z důvodu jejího opadávání a praskání. Tloušťka 25 až 30 mm v radě případů k dostatečné ochraně proti ionizačnímu záření nestačí,The disadvantage of shielding with barite plasters applied in a conventional way is the impossibility of creating a protective layer with a thickness of more than 25 to 30 mm due to its falling and cracking. In a number of cases, a thickness of 25 to 30 mm is not sufficient to provide adequate protection against ionizing radiation,

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody odstraňuje prefabrikovaný dílec k odstínění rentgenového záření podle předkládaného řešení. Jeho podstatou je, že je tvořen sádro-barytovým materiálem ve formě desek, vytvořeným ze směsi s obsahem 20 až 30 % hemihydrátu síranu vápenatého, 40 až 60 % barytu a 20 až 30% vody. Tyto desky mají stykové hrany upraveny pro vytváření svislých a/nebo vodorovných stavebních konstrukcí. Jednou z možností je, že alespoň dvě stykové hrany desky jsou opatřeny po celé své délce polodrážkou. Jinou možností je, že alespoň dvě stykové hrany desky jsou opatřeny po celé své délce perem a/nebo drážkou.The above drawbacks eliminate the prefabricated X-ray shielding element of the present invention. It is based on a gypsum-barium material in the form of a plate formed from a mixture containing 20 to 30% calcium sulfate hemihydrate, 40 to 60% barite and 20 to 30% water. These plates have contact edges adapted to form vertical and / or horizontal building structures. One possibility is that at least two board edges are rebated along their entire length. Another possibility is that at least two contact edges of the plate are provided with a tongue and / or groove along their entire length.

-1 CZ 20177 U1-1 CZ 20177 U1

Výhodou tohoto řešení je jednoduchost vytváření tlusté svislé stínící vrstvy sádro-barytu zděním tvárnic. Těsným pokládáním tvárnic na podlahu lze vytvářet vodorovnou stínící vrstvu nad stropem i na podlaze. Zděním je možno vytvářet stínící příčku, takže svislá konstrukce sádro-barytová se nemusí opírat o stávající stavební konstrukce a může stínit samostatně.The advantage of this solution is the simplicity of creating a thick vertical gypsum-barite shielding layer by masonry blocks. By tightly laying the blocks on the floor, a horizontal screening layer can be created above the ceiling and on the floor. By means of masonry it is possible to create a screening wall, so that the vertical gypsum-barite construction does not have to rest on existing building structures and can shield it separately.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na obr. 1 a 2 jsou znázorněny příklady provedení prefabrikátů pro ochranu proti záření a úpravy jejich stykových ploch. Na obr. 3 jsou v grafech uvedeny závislosti dávkového příkonu na tloušťce sádro-barytové desky v porovnání s dávkovým příkonem při průchodu olověnou deskou při různých energiích záření podle napětí na zdroji (kV) a při konstantních shodných intenzitách ío zdroje.1 and 2 show exemplary embodiments of prefabricated elements for radiation protection and treatment of their contact surfaces. Figure 3 shows the dose rate dependence on the thickness of the gypsum barite plate as compared to the dose rate when passing through the lead plate at different radiation energies depending on the voltage at the source (kV) and at constant equal intensities i o of the source.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Příklady provedení prefabrikovaného dílce k odstínění rentgenového záření podle předkládaného řešení jsou uvedeny na obr. 1 a obr. 2. V obou případech je tento dílec tvořen sádro-barytovým materiálem ve formě desek 1, vytvořených ze směsi s obsahem 20 až 30 % hemihydrátu síranu vápenatého, 40 až 60 % barytu a 20 až 30 % vody. Desky J_ mají stykové hrany upraveny pro vytváření svislých a/nebo vodorovných stavebních konstrukcí. Na obr. 1 je uvedena úprava styku tak, že stykové hrany desky 1 jsou opatřeny po celé své délce polodrážkou 2. Pokud se bude jednat o okrajové desky I, budou polodrážky 2 jen na dvou sousedících stykových hranách. V případě vytváření jednořadových nebo jednosloupcových konstrukcí pak lze opatřit polodrážkou 2 buď jen svislé, nebo jen vodorovné stykové hrany.Examples of embodiments of a prefabricated X-ray shielding element according to the present invention are shown in Figures 1 and 2. In both cases, the panel is a gypsum-barite material in the form of plates 1 formed from a mixture containing 20 to 30% calcium sulfate hemihydrate 40 to 60% barite and 20 to 30% water. The slabs 11 have contact edges adapted to form vertical and / or horizontal building structures. In Fig. 1 the contact arrangement is shown so that the contact edges of the plate 1 are provided with a rebate 2 along its entire length. In the case of the formation of single-row or single-column constructions, the rebate 2 can then be provided with either vertical or only horizontal contact edges.

Obr. 2 představuje příklad jiného řešení, kde je jedna svislá styková hrana a jedna s ní sousedící vodorovná styková hrana desky I opatřena po celé své délce perem 3 a druhá svislá styková hrana a s ní sousedící vodorovná styková hrana jsou opatřeny drážkou 4. V praxi mohou nastat i další varianty, například, že je jedna svislá styková hrana opatřena perem 3 nebo drážkou 4 a k ní přilehlá vodorovná styková hrana je naopak opatřena drážkou 4 nebo perem 3. Vždy budou opatřeny aspoň dvě stykové hrany desky 1 buď perem 3 nebo drážkou 4, nebo jedna z nich bude opatřena perem 3 a druhá drážkou 4. Která ze stykových hran to bude je dáno uložením desky I v celé konstrukci.Giant. 2 shows an example of another solution in which one vertical contact edge and one adjacent horizontal contact edge of the plate I are provided with a tongue 3 along its entire length and the other vertical contact edge and the adjacent horizontal contact edge are provided with a groove 4. In practice, other variants, for example, that one vertical contact edge is provided with a tongue 3 or groove 4 and the adjacent horizontal contact edge is provided with a groove 4 or tongue 3. There will always be at least two contact edges of the plate 1 with either tongue 3 or groove 4 or one one of which will be provided with a tongue 3 and the other with a groove 4. Which of the contact edges will be determined by the placement of the plate I in the entire structure.

Pro stínění stěn u zdrojů rentgenového záření s napětími v rozsahu 50 až 200 kV se použijí príč30 kove sádro-barytové desky I opatřené polodrážkou 2 nebo perem 3 a drážkou 4, aby byly zastíněny styky desek i. Ke zdění se použije jemná barytová malta se sádrovým pojivém a se zpožďovačem tuhnutí. Běžné rozměry desek/tvarovek 1 jsou například v pohledové ploše 666 mm x 500 mm při tloušťkách 50, 60, 70, 80 a 100 mm. Dále lze použít tvárnice s pohledovou plochou 450 mm χ 300 mm, které mají tloušťky 80, 100 a 150 mm. Popsaným postupem lze ve staticky přípustných částech stavební konstrukce rentgenového pracoviště stavět příčky o potřebné stínící tloušťce a lépe tak využít volnou podlahovou plochu pracoviště.For shading walls of X-ray sources with voltages in the range of 50 to 200 kV, a crossbeam 30 of gypsum-barite boards I provided with a rebate 2 or tongue 3 and a groove 4 is used to shield the joints of the boards i. binding and solidification delay. Typical dimensions of the plates / fittings 1 are, for example, in a viewing area of 666 mm x 500 mm at thicknesses of 50, 60, 70, 80 and 100 mm. Blocks with a face area of 450 mm χ 300 mm and having a thickness of 80, 100 and 150 mm can also be used. Using the described procedure it is possible to build partitions of the required shielding thickness in the statically permissible parts of the structure of the X-ray workplace and thus make better use of the free floor area of the workplace.

Pro stínění podlah nebo stropů se použijí sádro-barytové podkladní dílce o rozměrech 450 mm χ 300 mm, které mají tloušťky 80 až 150 mm.For shading floors or ceilings, gypsum-barite substrates with dimensions of 450 mm χ 300 mm and thicknesses of 80 to 150 mm are used.

Složení stínící směsi použité pro výrobu desek i a stavebních dílců je například následující:The composition of the shielding composition used for the production of boards and components is, for example, as follows:

- sádra šedá G2 BII výrobek firmy Gypstrend s.r.o. 22 % hmotn.- Gypsum gray G2 BII product of Gypstrend s.r.o. 22 wt.

- mletý baryt 52 % hmotn.- ground barite 52 wt.

- voda 26 % hmotn.- water 26 wt.

Porovnáním stínících vlastností materiálu sádro-barytových desek/tvarovek i vůči stínícím vlastnostem olověného plechu opakovaným měřením dávkového příkonu záření v širokém svazkuBy comparing the shielding properties of the gypsum-barite boards / fittings to the shielding properties of the lead sheet by repeatedly measuring the dose rate of radiation in a wide beam

Roentgenových paprsků při napětích 100 kV a 150 kV jednak při průchodu záření materiálem sádro-barytových desek/tvarovek 1 různé tloušťky, jednak olověnými deskami různé tloušťky, byly zjištěny následující stínící vlastnosti zkoumaných materiálů:X-ray beams at 100 kV and 150 kV voltages, on the one hand, the radiation shielding material of gypsum-barite plates / fittings 1 of different thickness and, on the other hand, lead plates of different thicknesses, found the following shielding properties of the materials studied:

-2CZ 20177 Ul pro lékařské pracoviště 100 kV:-2GB 20177 Ul for medical workplace 100 kV:

mra sádro-barytové tvarovky odpovídá 1,0 mm ekv. Pb 22 mm sádro-barytové tvarovky odpovídá 2,0 mm ekv. Pb; pro lékařské pracoviště 150 kV:mra of gypsum-barite fittings corresponds to 1.0 mm eq. Pb of 22 mm gypsum-barite fittings equals 2.0 mm eq. Pb; for medical workplace 150 kV:

20 mm sádro-barytové tvarovky odpovídá 1,0 mm ekv. Pb mm sádro-barytové tvarovky odpovídá 2,0 mm ekv. Pb 70 mm sádro-barytové tvarovky odpovídá 3,0 mm ekv. Pb.20 mm gypsum barite fittings correspond to 1.0 mm eq. Pb mm of gypsum-barite fittings corresponds to 2.0 mm eq. Pb of 70 mm gypsum-barite fittings corresponds to 3.0 mm eq. Pb.

Z výsledků jsou patrná možná využití sádro-barytových tvarovek a prvků k účinnému stínění Roentgenova záření ze zdrojů s elektrickým napětím 50 až 150 kV. Závislosti dávkového příkonu io na tloušťce sádro-barytové desky v porovnání s dávkovým příkonem pří průchodu olověnou deskou při různých energiích 2áření podle napětí na zdroji (kV) a při konstantních shodných intenzitách zdroje jsou v grafech uvedeny na obr. 3, kde sádro-barytová deska má označení s-b a olověná Pb, Z grafů je patrné při jakých napětích na zdroji a při jakých tloušťkách sádro-barytu je shodný procházející dávkový příkon sádro-barytem a olověnou deskou o dané tloušťce.The results show possible applications of gypsum-barite fittings and elements for effective shielding of Roentgen radiation from sources with electrical voltage 50 to 150 kV. The dependence of the dose rate i on the thickness of the gypsum-barite board in comparison with the dose rate of the lead-plate board at different energies 2 voltage according to the voltage on the source (kV) and constant source intensities are shown in the graphs in Fig. It has the designation sb and lead Pb. The graphs show at which voltage at the source and at which gypsum-barite thicknesses the passing through dose rate of gypsum-barite and lead plate of the given thickness is identical.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Navržený způsob stínění se např. využije ve zdravotnické výstavbě. Nová rentgenová skiaskopická, skiagrafická, CT a jiná podobná pracoviště lze projektovat s využitím prefabrikovaných sádro-barytových stínících stavebních prvků. Budou použity k vytvoření stínících stěn. Jejich konečný povrch bude vytvářen pouze tenkovrstvými povrchovými úpravami, jako je štukování, a malbou. Odpadne pracné ruční nanášení tlustých omítek. Povrchové úpravy sádro-barytových výrobků budou prováděny materiály na bázi sádry. Tím bude zaručena dobrá přilnavost k podkladu s podobnými materiálovými vlastnostmi.The proposed shielding method is used, for example, in medical construction. New X-ray fluoroscopy, X-ray, CT and other similar workplaces can be designed using prefabricated gypsum-barite shading components. They will be used to create shielding walls. Their final surface will be created only by thin-layer finishes such as stucco and painting. The laborious manual application of thick plaster is eliminated. The gypsum-barite products will be treated with gypsum-based materials. This ensures good adhesion to the substrate with similar material properties.

V případě vodorovné konstrukce budou podkladní sádro-barytové stínící dílce součástí podlahové konstrukce a vrstvy nad nimi budou zajišťovat jejich ochranu před mechanickým poškozením například proti obroušení, oděru a podobně, a umožní údržbu a úklid povrchu nášlapné vrstvy.In the case of a horizontal structure, the underlying gypsum-barite shielding elements will be part of the floor structure and the layers above them will provide protection against mechanical damage, for example against abrasion, abrasion and the like, and will allow maintenance and cleaning of the tread layer.

Claims

A prefabricated X-ray shielding component, characterized in that it is a gypsum-barite material in the form of plates (1) formed from a mixture comprising 20 to 30% calcium sulfate hemihydrate, 40 to 60% barite and 20 to 30% water, wherein the plates (30) of the straight (1) have contact edges adapted to form vertical and / or horizontal building structures.

Prefabricated component according to claim 1, characterized in that at least two contact edges of the plate (1) are provided with a rebate (2) along their entire length.

Prefabricated panel according to claim 1, characterized in that at least two of the metal edges of the plate (1) are provided with a tongue (3) and / or a groove (4) along their entire length.